协作机器人的起源与发展

协作机器人是指能在协作区域与人类直接互动的机器人。这类机器人对中小型企业（SMEs）尤为重要，而它们的兴起也与SMEs的发展紧密相关。

协作机器人的起源

Esben Østergaard、Kasper Stoy 和 Kristian Kassow 在南丹麦大学工作期间创办了 Universal Robots。当时，Esben Østergaard 还是南丹麦大学的助理教授。他们发现 SMEs 对机器人的新需求，并于2009年推出了首款协作机器人 UR5。在此之前，大多数协作机器人都是由传统机器人改造而成的，而 UR5 是首个从设计之初就针对协作机器人需求开发的产品。

2008年，著名的机器人专家 Rodney Brooks 创办了 Rethink Robotics，旨在帮助美国本土的 SMEs 提高生产效率、降低成本并减少离岸外包。Rethink Robotics 最初推出的双臂机器人 Baxter 并未取得成功，但后来推出的单臂机器人 Sawyer 市场表现尚待观察。

Universal Robots 和 Rethink Robotics 的成功，催生了一大批新的协作机器人公司，使得协作机器人的概念逐渐被大众所接受。

协作机器人与传统机器人的区别

协作机器人属于工业机器人，但与传统六轴机器人相比，在应用上有所不同。“传统六轴机器人主要用于汽车和3C行业，这些行业通常由大型代工企业运营，生产线成熟且稳定，换产频率高。因此，工程师编写好的程序可以直接投入使用，这种高效的应用必须使用六轴机器人，”珞石科技的王皓先生解释道，“然而，许多小型企业如集成商在生产线上频繁换产，需要更灵活的操作。此外，传统机器人需要使用安全围栏，这不仅增加了成本，还可能引发安全事故。协作机器人则需要与人类共同作业，必须解决安全性问题。”

总结而言，传统工业机器人是单一品种、批量生产的解决方案，而协作机器人则是定制化、多品种、小批量生产的工具。协作机器人必须具备以下特点：易用、安全、低成本。它们支持图形化编程和拖动示教，从而降低系统集成、编程和维护成本；安全设计降低了硬件防护投入，减少了占地面积和安全投入。

市场上主要的协作机器人类型

第一代：基于传统机器人的改造

这类协作机器人基于现有的机型，负载和臂展选择范围广，探测设备种类多。但由于自身重量大，导致速度较慢，且精度和安全性存在一定缺陷。设计思路与协作理念不符，改造成本高。

第二代：平衡成本与功能

这类机器人如 Universal Robots，特点是轻量化、低电压、负载小，是一种相对安全的传统机器人变种。结构简单，对控制和规划要求较低，适用于普通的物料搬运、定位和机床上下料。但在价格、易用性、灵活性和安全性方面仍存在问题。

第三代：进化型协作机器人

代表企业如 ABB，拥有精确的机械臂动力学模型和传动模型，以及振动补偿。它们通过大幅降低自重和负载来减少摩擦力和惯性对拖动、碰撞和力控的影响。但线缆设计较为复杂，无法承受大负载，实际应用还需进一步改进。

第四代：基于 SEA 的柔性机器人

这类机器人基于串弹性执行器（SEA），是目前成本和功能平衡性较好的下一代协作机器人技术。每个关节配备柔性传感器，将传统的地位控制改为直接力控，实现高动态力控和高灵敏度的拖动示教及碰撞检测。

新一代柔性协作机器人 xMate

珞石科技通过对各种协作机器人的研究，发现传统工业机器人无法解决许多复杂的力控任务，例如精密装配和打磨。因此，他们不断改进产品，推出了新一代柔性协作机器人 xMate，具有以下特点：极致安全、一触即停；极致灵敏，接近人手；精准触控。七轴设计提供了更高的灵活性和适应性，每个关节都配备了力传感器，支持直接力控框架。七轴设计还允许机器人在不同姿态下进行灵活操作，便于规划。此外，紧凑的设计去除了控制柜，采用低压测试，使得机器人更加紧凑，重量减轻了40%。

王皓先生表示：“我们在力控柔性协作机器人上的应用，可以定义一个新的市场，希望通过同行的合作，找到更好的产品，降低部署成本，减少维护需求，为整个行业做出贡献。”